Устройство компенсации реактивной мощности Советский патент 1990 года по МПК H02J3/18 G05F1/70 

Изобретение относится к электро- технике, в частности к устройствам автоматического регулирования реактивной мерности электрических сетей при помощи конденсаторных батарей.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности работы устройства .

На чертеже приведена схема устройства компенсации реактивной мощности.

Устройство содержит конденсаторные батареи 1, вентильные ключи 2, датчики 3 напряжения, узел 4 синхронизации, усилители 5 импульсов, фильтр 6 напряжения, фильтр 7 тока, АЦП 8, синхронизированный умножитель 9 на m частоты сети, первый 10, второй 11 и третий 12 запоминающие регистры, элемент 13 памяти, сумматор 14, коммутатор 15 и элемент 16 задержки.

Конденсаторные батареи 1 соединены с вентильными ключами 2, к которым подключены датчики 3 напряжения, выходами подключенные к первым входам синхронизации, выходы которого через усилители 5 импульсов связаны с управляющими входами вентильных ключей 2, Выход фильтра 7 тока соединен с входом АЦП 8, (п+1) выходов которого подключены к входам первого 10 и второго 11 запоминаю-, щих регистров. Выход фильтра 6 напряжения соединен с входом синхронизированного умножителя 9 на m частоты сети, k-й выход которого подключен к синхровходу первого запоминающего регистра 10, 1-й выход соединен с синхровходом второго запоминающего регистра 11 и через элемент 16 задержки с синхровходом третьего запоминающего регистра 12. (п+1) выходов первого 10 и второго 11 запоминающих регистров подключены к соответствующим входам элемента 13 памяти, п выходов которого соединены с первыми

входами сумматора 14, (п+1)-й выход (знаковый) связан с первым входом управления коммутатора 15, который вторым входом управления и первыми информационными входами подключен соответственно к выходу переноса и выходам сумматора 14„ На вторые и третьи информационные входы коммутатора 15 поступают сигналы логической 1 и нуля от источника питания, а инверсные выходы подключены к входам третьего запоминающего регистра 12. Инверсные выходы последнего соединены с вторыми входами сумматора 14 и узла 4 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Фильтр 6 напряжения выделяет основную гармонику напряжения сети. Синхронизированный умножитель 9 на m частоты сети формирует на своих выходах узкие импульсы с интервалом 2ff/m, причем на первом выходе импульс совпадает по фазе с силовым напряжением, например, фазы А. На k-м и 1-м выходах импульсы относительно начала периода сети появятся соответственно в моменты времени

45

Vr«-

vЈ«-,

(о

50

где k 1 и выбираются из ряда 1,2, ..., га.

Необходимо выполнение условий

Г ib г -U ,

(2)

где 1 - время задержки срабатывания элемента 13 памяти, сумматора 14 и коммутатора 15.

Фильтр 7 тока выделяет основную гармонику первичного тока

i/tf)

Ifmsin(tj + q + ч% ),

где I

1т

- амплитуда основной гармо

ники первичного тока; Lf - фазовый сдвиг между основной гармоникой первичного тока и напряжением сети; Lf7 - фазовый сдвиг, обусловленный фильтром 7 тока. АЦП 8 преобразует выделенную кривую тока в цифровой эквивалент в виде смещенного двоичного кода D, у которого старший (п+1)-й разряд является знаковым. В моменты времени tjli и Of соответственно в первый 10 и второй 11 запоминающие регистры по фронтам импульсов синхронизированного умножителя 9 на т частоты сети (выходы k и 1) производится запись кодов D { и D Ј. Следовательно

5

0

Dk(oV l1mcos(qM + + 71msin(4 + Icos

De (1V Iimcos(4 + Lf7 )sino-t +

+ I,(nsi.n( + u ) cos J .(4)

При этом

I1msin(4 + if7) Iinisin4cos + + I cosifsinif,

Iimcos +47) 11тсо84 созц 7 - - I(msimfsinq 7,(5)

где I1msinq

I1mcosif Из (4) и (5) го тока равна

амплитуда реактивной составляющей первичного тока, амплитуда активной составляющей первичного тока, ам плитуда реактивно25

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам автоматического регулирования реактивной мощности электрических сетей при помощи конденсаторных батарей. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства. Фильтр 6 напряжения выделяет основную гармонику напряжения сети. Синхронизированный умножитель 9 частоты сети формирует на своих выходах узкие импульсы, R-й и L-й из которых поступают на синхровходы запоминающих регистров 10 и 11, в которых в моменты времени, соответствующие этим импульсам, производится запись дискретных значений основной гармоники первичного тока, получаемых на выходе аналого-цифрового преобразователя 8. Элемент 12 памяти запрограммирован так, что на его выходе появляется код, соответствующий величине реактивного тока. На выходе запоминающего регистра 15 хранится код, соответствующий количеству включенных на предшествующем периоде напряжения сети конденсаторных батарей. Сумматор 13 осуществляет суммирование кодов, образующихся на выходах элемента 12 памяти и запоминающего регистра 15. По состоянию выхода переноса P сумматора 13 коммутатор 14 осуществляют запись информации в запоминающий регистр 15 с L-го выхода синхронизированного умножителя 9 с задержкой, осуществляемой элементом 16 задержки. В итоге на выходе запоминающего регистра 15 формируется код, соответствующий числу конденсаторных батарей, которые необходимо подключить для компенсации реактивной мощности сети. 1 табл., 1 ил.

N I

tmsintf

(Dg sin Ь| DfcSinQtg)cos + ( (e-Dgcost) sin if ,,

-j -j - -- -у /

sin( O1

-V

В выражении (6) D,, и D.-. являются измеренными величинами, а остальные коэффициенты заранее определяются расчетным путема Элемент 13 памяти запрограммирован согласно выражению (6)

N f(Dt,De).

Таким образом, на i-м периоде сети после момента времени на выходах элемента 13 памяти появляется код NJ, соответствующий величине реактивного тока. При этом код N. представляет собой число батарей со знаком. Например, при n kQ 0010 г - +2 fo 40

жанным на держки.

Таким образом, на i-м периоде с лового напряжения фазы А сети на и тервале Ј0; j J на выходах запоми нающего регистра 12 сформируется к

дополнительно включить 2 конденсатор- 45 Д°м М., соответствующий числу конных батареи: 1 111 0 - -2 0 - из числа включенных батарей выключить 2 конденсаторных батареи. На выходе запоминающего регистра 12 хранится код М, / 0, соответствующий количеству включенных на (1-1)-м периоде напряжения сети конденсаторных батарей, причем всегда М 2-0.

Сумматор 1А осуществляет суммирование кода М ;-1 и n младших разрядов кода .N, образуя на своих выходах код М,.

По состоянию выхода переноса Р сумматора 1 и (п+1)-го разряда кода

денсаторных батарей, которые необх димо подключить для компенсации ре активной мощности сети. Код М( пос тупает на вторые входы узла А синх

50 ронизации, а на первые входы посту пают сигналы с выходов датчиков 3 напряжения. При совпадении указанн сигналов с узла Ц синхронизации че рез усилители 5 импульсов на управл

55 ющие входы вентильных ключей 2 пос тупают импульсы управления. Момент подключения предварительно заряженных для амплитуды напряжения сети конденсаторных батарей 1 определяет

j -j - -- -

sin( O1

-V

N, коммутатор 15 подготавливает на своих выходах информацию для записи в запоминающий регистр 12 в виде кода М , или всех нулей или логических 1 согласно таблице. Запись в регистр 12 осуществляется импульсом с

1-го выхода синхронизированного умножителя 9 на m частоты сети, задержанным на держки.

время Г элементом 16 за

Таким образом, на i-м периоде силового напряжения фазы А сети на интервале Ј0; j J на выходах запоминающего регистра 12 сформируется коД°м М., соответствующий числу конденсаторных батарей, которые необходимо подключить для компенсации реактивной мощности сети. Код М( поступает на вторые входы узла А синхронизации, а на первые входы поступают сигналы с выходов датчиков 3 напряжения. При совпадении указанных сигналов с узла Ц синхронизации через усилители 5 импульсов на управляющие входы вентильных ключей 2 поступают импульсы управления. Момент подключения предварительно заряженных для амплитуды напряжения сети конденсаторных батарей 1 определяется равенством нулю напряжения на вентилях 2, что соответствует зоне максимума напряжения фазы А сети.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую.точность работы и быстродействие устройства за счет уменьшения интервала времени между и-Зме- рением компенсируемого параметра и подключением конденсаторных батарей к сети, а также за счет снижения относительной погрешности измерения величины реактивной мощности.

Формула изобретения

Устройство компенсации реактивной мощности, содержащее п конденсаторных батарей с вентильными ключа- - ми, к которым подключены датчики напряжения, соединенные выходами с первыми входами узла синхронизации, выходы которого через усилитель импульсов подключены к управляющим входам вентильных ключей, фильтр нэп ряжения, фильтр тока, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены аналого-цифровой преобразователь, три запоминающих регистра, элемент памяти, сумматор, коммутатор, элемент задержки и синхронизированный умножитель на m частоты

0

5

0

5

0

сети, вход которого соединен с фильтром напряжения, k-й выход умножителя соединен с синхровхором первого запоминающего регистра, 1-й выход- ссинхро- входом второго запоминающего регистра и через элемент задержки с синхро- входом третьего запоминающего регистра, где k l Ј + 1 и выбирается из ряда 1, 2, ..., т, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом фильтра тока, а выход с вторыми входами первого и второго запоминающих регистров, выходами подключенными соответственно к первому и второму входам элемента памяти, первый выход которого подключен к первому входу управления коммутатором, а второй к первому входу сумматора, второй вход управления коммутатором соединен с выходом переполнения сумматора, первый информационный вход коммутатора соединен с выходом сумматора, второй и третий информационные входы коммутатора

предназначены для подключения к источнику логической единицы и нуля, выход коммутатора соединен с входом третьего запоминающего регистра, выход которого подключен к второму входу сумматора и второму входу узла синхронизации,,